(57)【要約】【課題】微細周期構造を高速度で大面積を簡便に形成することができる微細周期構造形成方法を提供する。【解決手段】材料表面に、加工閾値近傍のエネルギ密度でレーザを照射し、照射部分をオーバラップさせながら走査して、その入射光と表面散乱波との干渉により照射面内に入射波長程度の間隔の周期的なエネルギ強度分布を発生させることにより、自己組織的に周期的な変質層２５を形成する。その後、変質層をエッチマスクとして機能させる腐食剤によるエッチングによって、材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造３０を形成する。【選択図】図１
2010050138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料表面に、加工閾値近傍のエネルギ密度でレーザを照射し、照射部分をオーバラップさせながら走査して、その入射光と表面散乱光との干渉により照射面内に入射波長程度の間隔の周期的なエネルギ強度分布を発生させることにより、自己組織的に周期的な変質層を形成し、その後、変質層をエッチマスクとして機能させる腐食剤によるエッチングによって、前記材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造を形成することを特徴とする微細周期構造形成方法。
【請求項２】
材料表面に、加工閾値近傍のエネルギ密度でレーザを照射し、照射部分をオーバラップさせながら走査して、その入射光と表面散乱光との干渉により照射面内に入射波長程度の間隔の周期的なエネルギ強度分布を発生させることにより、自己組織的に周期的な変質層を形成し、その後、変質層以外をエッチマスクとして機能させて腐食剤によるエッチングによって、前記材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造を形成することを特徴とする微細周期構造形成方法。
【請求項３】
材料がシリコンウエハであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微細周期構造形成方法。
【請求項４】
前記レーザがフェムト秒レーザであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の微細周期構造形成方法。
【請求項５】
変質層形成にて凹凸を形成しないことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の微細周期構造形成方法。
【請求項６】
微細周期構造のアスペクト比が０．５を越えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の微細周期構造形成方法。
【請求項７】
微細周期構造の凸部が断面矩形形状であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の微細周期構造形成方法。
【請求項８】
微細周期構造の凸部が、先端部の幅寸法が大となる断面略Ｔの字状であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の微細周期構造形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細周期構造形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハやガラス等の基板上に絶縁性の薄膜や電極の微細なパターンを形成するために、リソグラフィ技術が利用されている（特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
たとえばリソグラフィ技術を用い、周期的な凸部と凹部が連続する微細な周期構造を形成する場合、図７に示すようなフォトマスク露光を用いる方法（以下、フォトマスク露光方法と呼ぶ）と、図８に示すようなレーザ直描を行う方法（以下、レーザ直描方法と呼ぶ）と、図９に示すような電子線描画を行う方法（以下、電子線描画方法と呼ぶ）等がある。
【０００４】
図７に示すようなフォトマスク露光方法は、まず、図７の（ａ）で示すような基板（半導体ウエハ等の材料）１の表面１ａに、図７の（ｂ）に示すように、レジスト（感光性樹脂）を塗布してレジスト膜２を形成する。その後、図７の（ｃ）に示すようにフォトマスク露光工程を行う。フォトマスク露光工程は、基板１上に、焼き付けたいパターンを書き込んだ「フォトマスク」(レクチル)と呼ばれる遮光材３を通じ光を照射する工程である。すなわち、基板１の表面１ａの、エッチングによって除去したい部位のところのレジスト膜２に光が当たるようにする。これによって、レジスト膜２において、光に照射され現像液に溶ける性質へと変化した溶性質部２ａと、光に照射されず現像液に溶けにくい性質のままである非溶性質部２ｂとを形成する。
【０００５】
次に、図７の（ｄ）に示すように、光に照射され現像液に溶ける性質へと変化した溶性質部２ａを除去する現像を行って、除去部４を形成する。その後は、図７の（ｅ）に示すように、基板１の一部を溶かすエッチングを行って、凹部５ａを形成する。この場合、レジスト膜２はエッチング液では除去されない。そして、図７の（ｆ）で示すように、最終工程で余分なレジスト膜２を除去する。これによって、基板の表面１ａに凹部５ａと凸部５ｂとからなる微細周期構造５を形成することができる。
【０００６】
図８に示すようレーザ直描方法は、図７に示すフォトマスク露光方法の（ａ）（ｂ）と同様、図８の（ａ）で示すような基板（半導体ウエハ等の材料）１の表面に対して、図８の（ｂ）に示すように、レジスト（感光性樹脂）を塗布してレジスト膜２を形成する。
【０００７】
次に図８の（ｃ）に示すように、レーザ直描工程を行う。すなわち、基板１の表面１ａの、エッチングによって除去したい部位のところのレジスト膜２に光が当たるようにする。これによって、レジスト膜２において、光に照射され現像液に溶ける性質へと変化した溶性質部２ａと、光に照射されず現像液に溶けにくい性質のままである非溶性質部２ｂとを形成する。その後、図８の（ｄ）に示すように、前記フォトマスク露光方法と同様、光に照射され現像液に溶ける性質へと変化したレジストのみを除去する現像を行った後、図８の（ｅ）に示すように、基板１の一部を溶かすエッチングを行って、凹部５ａを形成する。そして、図８の（ｆ）で示すように、最終工程で余分なレジストを除去する。これによって、基板１の表面１ａに凹部５ａと凸部５ｂとからなる微細周期構造５を形成することができる。
【０００８】
レーザ直描方法では、フォトマスク露光方法のフォトマスク露光工程をレーザ直描工程に置き換えたものであり、他の工程はフォトマスク露光方法と同様である。
【０００９】
図９に示すような電子線描画方法は、図７に示すフォトマスク露光方法の（ａ）（ｂ）と同様、図９の（ａ）で示すような基板（半導体ウエハ等の材料）１の表面に対して、図９の（ｂ）に示すように、レジスト（感光性樹脂）を塗布してレジスト膜２を形成する。
【００１０】
次に図９の（ｃ）に示すように、電子線描画工程を行う。すなわち、基板１の表面１ａの除去したい部位のところのレジスト膜２に電子線が当たるようにする。これによって、レジスト膜２において、電子線に照射され現像液に溶ける性質へと変化した溶性質部２ａと、電子線に照射されず現像液に溶けにくい性質のままである非溶性質部２ｂとを形成する。その後、図９の（ｄ）に示すように、前記フォトマスク露光方法と同様、電子線が当たり現像液に溶ける性質へと変化したレジストのみを除去する現像を行った後、図９の（ｅ）に示すように、基板１の一部を溶かすエッチングを行って、凹部５ａを形成する。そして、図９の（ｆ）で示すように、最終工程で余分なレジストを除去する。これによって、基板１の表面１ａに凹部５ａと凸部５ｂとからなる微細周期構造５を形成することができる。
【００１１】
電子線描画方法では、フォトマスク露光方法のフォトマスク露光工程を電子線描画工程に置き換えたものであり、他の工程はフォトマスク露光方法と同様である。
【特許文献１】特開２００８−１０９００４号公報
【特許文献２】特開２００８−１４０９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記フォトマスク露光方法では、「フォトマスク」(レクチル)と呼ばれる遮光材３を必要とするとともに、レジストを使用するため、レジスト塗布工程およびレジスト除去工程を必要としていた。このため、作業時間が大となるとともに、薬液処理も多く作業に性に劣り、コスト高となっていた。また、広範囲を加工する場合、小面積での加工を繰り返す必要があり、効率よく行うことができなかった。
【００１３】
また、レーザ直描方法では、フォトマスクが不要で、描画範囲が広く、自由度が高いという利点があるが、レジストを使用するため、レジスト塗布工程およびレジスト除去工程を必要としていた。電子線描画方法では、レーザ直描方法と同様、フォトマスクが不要で、自由度が高いという利点があるが、レジストを使用するため、レジスト塗布工程およびレジスト除去工程を必要としていた。しかも、電子線描画方法においては真空装置を必要とし、装置として大掛かりとなるとともに、広範囲を加工する場合、小面積での加工を繰り返す必要があり、効率よく作業を行うことができなかった。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、微細周期構造を高速度で大面積を簡便に形成することができる微細周期構造形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の微細周期構造形成方法は、材料表面に、加工閾値近傍のエネルギ密度でレーザを照射し、照射部分をオーバラップさせながら走査して、その入射光と表面散乱光との干渉により照射面内に入射波長程度の間隔の周期的なエネルギ強度分布を発生させることにより、自己組織的に周期的な変質層を形成し、その後、変質層をエッチマスクとして機能させる腐食剤によるエッチングによって、前記材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造を形成するものである。
【００１６】
また、第２の微細周期構造形成方法は、材料表面に、加工閾値近傍のエネルギ密度でレーザを照射し、照射部分をオーバラップさせながら走査して、その入射光と表面散乱光との干渉により照射面内に入射波長程度の間隔の周期的なエネルギ強度分布を発生させることにより、自己組織的に周期的な変質層を形成し、その後、変質層以外をエッチマスクとして機能させて腐食剤によるエッチングによって、前記材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造を形成するものである。
【００１７】
レーザを加工閾値近傍の照射強度で基板表面に集光すると，入射光と材料表面の欠陥や異物などを起点とした表面散乱光またはプラズマ波の干渉により，レーザ照射領域内にエネルギの粗密が生じる。エネルギ強度の高い部分がより多く蒸散（アブレーション）加工されるため、その結果、レーザ波長と同程度のピッチをもつ周期構造が形成される（例えば、沢田博司，川原公介,二宮孝文,黒澤宏,横谷篤至：フェムト秒レーザによる微細周期構造の形成，精密工学会誌,69,4,(2003)554.）。偏光方向による加工特性の違いから，周期構造は偏光方向に直交したグレーティング状の構造となる。材料を載せたステージを移動させることでレーザスポットがオーバラップするように走査照射することにより，周期構造を連続的に形成することができる。また、周期構造の方向は偏光方向を変化させるだけで自由に制御できる。
【００１８】
そこで、本発明では、まず、前記したように、レーザ照射領域内にエネルギの粗密を生じさせる。この時アブレーションが生じない程度までレーザのエネルギを低下させることにより、エネルギ強度の高い部分のみが変質した基板（例えば、シリコンウエハ）を作製する。すなわち、自己組織的に周期的な変質層を形成した基板（材料）を形成する。その後、変質層をエッチマスクとして機能させる腐食剤によるエッチングによって、又は、変質層以外をエッチマスクとして機能させて腐食剤によるエッチングによって、材料表面上に複数の凹凸部を有する微細周期構造を形成する。
【００１９】
変質層をエッチマスクとして機能させるものでは、腐食剤によって、変質層以外が除去されることによって、変質層が凸部として残り、この凸部間に凹部が形成される。また、変質層以外をエッチマスクとして機能させるものでは、腐食剤によって、変質層が除去されることによって、変質層部位が凹部となり、この凹部間に凸部が形成される。このように、本発明では、材料表面上にレーザを照射した後、エッチングするのみで微細周期構造を形成することができる。このため、従来において必要としていたフォトマスクやレジストが不要となる。しかも、レーザを照射できる範囲に微細周期構造を形成することができ、加工範囲を広く設定できる。さらにレーザ波長に制約を受けない凹凸深さが得られる。
【００２０】
レーザとしては、フェムト秒レーザが好ましい。ミリ(mili)が1000分の1、マイクロ(micro)が100万分の1を表すように、フェムト(femto)は1000兆分の1を表す単位の接頭語です。レーザパルスの持続時間を数兆〜数百兆分の1秒にまで短パルス化したレーザがフェムト秒レーザである。高強度のフェムト秒レーザを材料物質に集光照射すると、熱伝導が起こる前に瞬時にエネルギが注入されるため、レーザ照射点の周辺部位が熱的・化学的な損傷を受けない高精度・高品質な加工が実現できる。このため、周期構造形成において、フェムト秒レーザを使用することで、変質層の形成を変質層形成閾値以上の領域にのみ限定でき、周期的な変質層がより顕著に現れることになる。
【００２１】
変質層形成において凹凸を形成しないものとすることができる。また、本発明により形成される微細周期構造のアスペクト比が０．５を越えるものとすることができる。フェムト秒レーザの照射のみによって微細周期構造を形成した場合、ただし本加工法では入射光と表面散乱波の干渉を用いているため、凹凸深さはレーザ波長の制約を受け、アスペクト比が０．５を超えるのは困難である。これに対して、フェムト秒レーザの照射によって変質層を形成した後、この変質層をエッチマスクとしてエッチングを行ったり、変質層以外をエッチマスクとしてエッチングを行ったりすることによって、レーザの波長に制約を受けることなく櫛歯状の凹凸部を形成することができ、微細周期構造のアスペクト比が０．５を越える大きなものとすることができる。微細周期構造のアスペクト比とは、凹凸の深さ／凸部の幅である。
【００２２】
本発明により形成される微細周期構造の凸部が断面矩形形状であっても、先端部の幅寸法が大となる断面略Ｔの字状あってもよい。
【００２３】
また、エッチングに用いる腐食剤は液体、ガス、イオンまたはプラズマでもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の微細周期構造形成方法では、材料表面上にレーザを照射した後、エッチングするのみで微細周期構造を形成することができ、従来において必要としていたフォトマスクやレジストが不要となる。このため、作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。しかも、レーザは大気中での照射が可能であるので、電子線描画方法において必要とした真空装置を必要とせず、微細周期構造形成方法に使用する装置として、電子線描画方法の装置に比べて、簡素化を図ることができ、大幅なコスト低減を達成できる。また、加工範囲を広く設定でき、作業の能率の向上を図ることができる。
【００２５】
このように、本発明の微細周期構造形成方法によれば、微細周期構造を、広範囲に高速で簡便に形成することができ、適用用途が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明にかかる微細周期構造形成方法の簡略ブロック図を示し、この微細周期構造形成方法は、変質層形成工程２１と、エッチング工程２２とを備える。変質層形成工程１１は、図４に示すフェムト秒レーザ表面加工装置を用いて材料表面（基材表面）に変質層２５を形成する。
【００２８】
フェムト秒レーザ表面加工装置は、レーザ発生器１１（フェムト秒レーザ発生器）と、レーザ発生器１１からのフェムト秒レーザを材料Ｗに照射させるための光学系１０と、材料Ｗが載置されるＸＹθステージ１９とを備える。
【００２９】
光学系１０は、反射用ミラー１２と、メカニカルシャッタ１３と、１／２波長板１４と、偏光ビームスプリッタ１６と、１／２波長板１５と、集光レンズ１７等を備える。
【００３０】
すなわち、レーザ発生器１１で発生したレーザ（例えば、パルス幅：１２０ｆｓ、中心波長８００ｎｍ、繰り返し周波数：１ｋＨｚ、パルスエネルギ：０．２５〜４００μＪ／ｐｕｌｓｅ）はミラー１２により材料Ｗに向け折り返され、メカニカルシャッタ１３に導かれる。レーザ照射時はメカニカルシャッタ１３を開放し、レーザ照射強度は１／２波長板１４と偏光ビームスプリッタ１６によって調整可能とし、１／２波長板１５によって偏光方向を調整し、集光レンズ（焦点距離：１５０ｍｍ）１７によって、ＸＹθステージ１９上の材料Ｗの表面Ｗ１に集光照射し、材料Ｗは０．２５ｍｍ／ｓで移動させる。
【００３１】
変質層２５（図３（ｂ）参照）は、加工閾値近傍の照射強度で直線偏光のレーザを照射し、その照射部分をオーバラップさせながら走査して、自己組織的に形成する。すなわち、図２に示すように、加工閾値近傍のフルエンスで直線偏光のレーザを材料Ｗに照射した場合、入射光と材料Ｗの表面Ｗ１に沿った散乱光またはプラズマ波の干渉により、入射波長程度のピッチｄを持つ変質層が、入射レーザの偏光方向に直交して自己組織的に周期的に配列して形成される。このとき、フェムト秒レーザをオーバラップさせながら走査させることで、周期的変質層を広範囲に拡張することができる。
【００３２】
すなわち、レーザが基板（たとえばシリコン基板（１１０面））Ｗに照射されると、基板Ｗ（材料）表面にあらかじめ存在する欠陥、あるいはレーザ照射により生じた欠陥によりレーザが散乱され表面散乱波が生じる。この際、ｐ偏光成分のみに入射光とその表面に沿った散乱波の干渉が起こる。入射光のフルエンスが加工閾値近傍の場合、入射光と表面に沿った散乱波の干渉部分だけが加工される。一旦加工がはじまり表面粗さや欠陥が増加すると、次のレーザ照射時にはその表面粗さや欠陥を起点とする表面散乱波の強度も大きくなり、さらに加工が進むとともに、１波長程度離れた位置でも干渉が起こる。入射光が直線偏光の場合、レーザ照射を繰り返すと次々に自己組織的に入射波長程度の間隔で変質層が周期的に形成される。これによって、図３（ａ）に示す基板Ｗに、図３（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に、自己組織的に周期的に変質層２５を形成することになる。なお、図３（ｂ）において、ドットで示す範囲はレーザ照射を示している。図５に、実施例の一例として作製した周期的変質層の電子顕微鏡像を示す。
【００３３】
ところで、基板Ｗに走査速度，照射エネルギを変えてフェムト秒レーザを照射した場合、照射エネルギが大きい場合，照射領域全体に周期構造が形成される。また、周期構造の形成とともに，照射部分の激しい蒸散が起こりデブリも多く飛散・堆積する。逆に、照射エネルギが小さくなると周期構造が形成されている幅も凹凸高さも小さくなる。このため、さらに照射エネルギを小さくすると，たとえば電子顕微鏡観察において、アブレーション痕や凹凸はほとんど観察されないが２次電子の発生量が変化したことは確認できるという程度の変質した状態であると観察される範囲（部位）（変質層）を所定ピッチで形成することもできる。
【００３４】
前記変質とは、材料表面の酸化、非晶質（アモルファス）化、不純物の導入、応力の変化等であり、形成される変質層２５は、エッチング工程２２における腐食剤によって、分解し難くなっている。なお、レーザのスキャンは、レーザを固定して材料Ｗを支持するＸＹθステージ１９を移動させてもよいし、ＸＹθステージ１９を固定してレーザを移動させてもよい。あるいは、レーザとＸＹθステージ１９を同時移動させてもよい。
【００３５】
このように、変質層２５が形成された基板Ｗ（シリコン基板（１１０面））に対して、エッチング工程２２を行う。また、この変質層は
2010050138.tif 000003
の方向に周期的に群列するように形成している。この場合、腐食剤として例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液（濃度０．５ｍｏｌ／ｌ）を使用して、たとえば７分間エッチングを行う。このＫＯＨ水溶液によって、変質層２５以外を除去することになる。すなわち、変質層２５をエッチマスクとして機能させることによって、この腐食剤によって、変質層２５以外が除去され、図３（ｃ）に示すように、変質層２５が凸部３０ｂとして残り、この凸部３０ｂ―３０ｂ間に凹部３０ａが形成され、基板表面（材料表面）上に複数の凹部３０ａと複数の凸部３０ｂを有する微細周期構造３０を形成することができる。図６に、実施例の一例として作製した微細周期構造の電子顕微鏡像を示す。
【００３６】
一般的にＫＯＨ水溶液に対してシリコン酸化物、アモルファスシリコンは耐食性がある。レーザ照射により形成された周期的な変質層が酸化しているためシリコン酸化物膜が形成されている。または、アモルファス構造に変質したため、変質層２５と変質層２５以外とでエッチング速度の差が生じたものである。このため、フェムト秒レーザ照射により周期的に変質された部分がＫＯＨ水溶液に対して耐食性を持ち，このエッチング速度の差からこのような立体形状を作製することができる。
【００３７】
ところで、前記実施形態では、変質層２５をエッチマスクとして機能させるものであったが、基板Ｗの材質や、エッチング工程２２において使用する腐食剤の種類によっては、変質層２５以外をエッチマスクとして機能させることができる。この場合、腐食剤によって、変質層２５が溶け、変質層部位が凹部３０ａとなり、この凹部３０ａ−３０ａ間に凸部３０ｂが形成される。これによって、変質層２５をエッチマスクとして機能させる場合と同様、基板表面（材料表面）上に複数の凹部３０ａと複数の凸部３０ｂを有する微細周期構造３０を形成することができる。また、基板Ｗの材質によっては、変質とは、材料表面の還元、結晶化、不純物の脱離・拡散等も含む。
【００３８】
本発明の微細周期構造形成方法では、材料表面Ｗ１上にレーザを照射した後、エッチングするのみで微細周期構造を形成することができ、従来において必要としていたフォトマスクやレジストが不要となる。このため、作業性の向上およびコスト低減を図ることができる。しかも、レーザは大気中での照射が可能であるので、電子線描画方法において必要とした真空装置を必要とせず、微細周期構造形成方法に使用する装置として、電子線描画方法の装置に比べて、簡素化を図ることができ、大幅なコスト低減を達成できる。また、加工範囲を広く設定でき、作業の能率の向上を図ることができる。
【００３９】
フェムト秒レーザの照射のみによって微細周期構造を形成した場合、本加工法では入射光と表面散乱波の干渉を用いているため、凹凸深さはレーザ波長の制約を受け、アスペクト比が０．５を超えるのは困難である。これに対して、フェムト秒レーザの照射によって変質層を形成した後、この変質層をエッチマスクとしてエッチングを行ったり、変質層以外をエッチマスクとしてエッチングを行ったりすることによって、レーザの波長に制約を受けることなく櫛歯状の凹凸部を形成することができ、微細周期構造のアスペクト比が０．５を越える大きなものとすることができる。微細周期構造のアスペクト比とは、凹凸の深さＴ／凸部の幅Ａである。
【００４０】
このように、本発明の微細周期構造形成方法によれば、微細周期構造を、広範囲に高速で簡便に形成することができ、適用用途が広がる。このような周期構造を形成した材料表面は摩擦低減，薄膜密着強度の向上，細胞感受性を付与する効果がある。一方で，研磨工具や金型としても利用できる。
【００４１】
ところで、前記実施形態では、微細周期構造３０は、凸部３０ｂが断面矩形および正方形状の櫛歯形状であったが、凸部３０ｂとして、先端部の幅寸法Ａ１が基端側の幅寸法Ａよりも小となってもよいし、図３（ｃ）の仮想線で示すように、その先端部の幅寸法Ａ１が基端側の幅寸法Ａよりも大となる断面略Ｔの字状であってもよい。例えば、変質層２５をエッチマスクとしてエッチングする場合において、変質層２５において表側がエッチマスクとして機能し、奥側があまりエッチマスクとして機能しないようにして、あるいは、変質層２５の外端部があまりエッチマスクとして機能しないようにして、変質層２５の奥側が表側よりも幅方向に溶け易く、あるいは中心部が外端部よりも幅方向に溶け易くすればよい。なお、幅寸法が大である先端頭部３１としては、基端側から次第に大きくなるものであっても、先端頭部３１と基端側とに段差がある様なものであってもよい。
【００４２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、材料基板Ｗとしては、シリコンウエハに限るものではなく、レーザ加工のため、焼き入れ鋼や超硬合金等の難加工材にも加工が可能あり、さらには、金属、セラミックス、有機物、その他半導体などにも加工することができる。
すなわち、本発明のように、微細周期構造を形成することによって、摺動部品の摩擦・磨耗低減、微小物体の引き離し力（凝着力）低減、離型抵抗の軽減、微小流れ制御、シールド特性付与、および生態親和性の向上等を図ることができる。このため、ポンプ、超小型流体軸受、メカニカルシール、マイクロマシン、光学部品、微小物体捕獲器などの種々の機器に使用可能となる。
【００４３】
レーザは、ＣＯ2レーザやＹＡＧレーザなどのピコ秒やナノ秒パルスレーザなど、各種のレーザを用いることが可能であるが、例えば、チタンサファイアレーザを利用することができる。チタンサファイアレーザパルスは、例えば、パルス幅１２０ｆｓ、中心波長８００ｎｍ、繰り返し周波数１ｋＨｚ、パルスエネルギ０．２５〜４００μＪ／ｐｕｌｓｅの超短パルスのフェムト秒レーザである。
【００４４】
また、前記したように、フェムト秒レーザの走査速度、照射エネルギを変えることによって、あるいは入射波長、入射角度、照射材質を変えることによって、形成される周期構造の凹凸高さや凹凸配設ピッチ等を変更することができる。このため、レーザ照射による変質層形成では、凹凸高さが小さい凹凸部を材料表面に形成してもよい。すなわち、変質層２５を形成することによって、エッチング前に、材料表面に多少の凹凸が形成されてもよい。
【００４５】
なお、エッチングに用いる腐食剤は前記実施形態では、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液を用いたが、使用する材料等によって、他の液体、ガス、イオンまたはプラズマでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態を示す簡略ブロック図である。
【図２】変質層形成工程におけるレーザ照射状態を示す簡略図である。
【図３】本発明の微細周期構造形成方法を示す簡略工程図である。
【図４】変質層形成工程において使用するフェムト秒レーザ表面加工装置の簡略図である。
【図５】本発明の実施形態の一例として作製した周期的変質層の電子顕微鏡像である。
【図６】本発明の実施形態の一例として作製した微細周期構造の電子顕微鏡像である。
【図７】従来の微細構造形成方法の簡略工程図である。
【図８】従来の他の微細構造形成方法の簡略工程図である。
【図９】従来の別の微細構造形成方法の簡略工程図である。
【符号の説明】
【００４７】
２５   変質層
３０   微細周期構造
３０ａ 凹部
３０ｂ 凸部
Ｗ     材料（基板）
【図１】
2010050138.tif 000004
【図２】
2010050138.tif 000005
【図３】
2010050138.tif 000006
【図４】
2010050138.tif 000007
【図７】
2010050138.tif 000008
【図８】
2010050138.tif 000009
【図９】
2010050138.tif 000010
【図５】
2010050138.tif 000011
【図６】
2010050138.tif 000012